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Thèse Année : 2009

Design and construction of an atomic clock on an atom chip

Conception et construction d'une horloge atomique sur une "puce à atomes"

Résumé

We describe the design and construction of an atomic clock on an atom chip, intended as a secondary standard, with a stability in the range of few 1e-13 at 1s. This clock is based on a two-photon transition between the hyperfine states |F=1,mF=-1> and |2,1>
of the electronic ground state of the 87Rb atom. This transition is interrogated using a Ramsey scheme, operating on either a cloud of thermal atoms or a Bose-Einstein condensate. In contrast to atomic fountain clocks, this clock is magnetically trapped on an atom chip.

We describe a theoretical model of the clock stability and the design and construction of a dedicated apparatus. It is able to control the magnetic field at the relative 1e-5 level and features a hybrid atom chip, containing DC conductors as well as a microwave transmission line for the clock interrogation.
Nous décrivons la conception et la construction d'une horloge atomique sur une puce à atomes, visant une stabilité de quelques 1e-13 à 1s et une application en tant qu'étalon secondaire. Cette horloge est basée sur la transition à deux photons entre les sous-états hyperfins |1,-1> et |2,1> de l'état fondamental de l'atome 87Rb. Elle interroge cette transition en effectuant une spectroscopie de type Ramsey, soit sur un nuage thermique d'atomes froids, soit sur un condensat de Bose--Einstein (BEC). Contrairement aux horloges à fontaines, ce nuage est magnétiquement piégé sur une puce à atomes.

Nous décrivons d'une part un modèle théorique de la stabilité d'horloge, d'autre part un montage expérimental dedié, capable de contrôler le champ magnétique à un niveau relatif de 1e-5 et doté d'une puce hybride, qui contient des conducteurs à courant continu ainsi qu'un guide d'onde pour acheminer la microonde
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Dates et versions

tel-00414386 , version 1 (08-09-2009)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00414386 , version 1

Citer

Friedemann Reinhard. Design and construction of an atomic clock on an atom chip. Atomic Physics [physics.atom-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00414386⟩
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